橋梁荷載試驗(yàn)實(shí)施方案

橋梁荷載試驗(yàn)實(shí)施方案橋梁荷載試驗(yàn)實(shí)施方案一橋梁荷載試驗(yàn)?zāi)康臉蛄汉奢d試驗(yàn)分為靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)。橋梁荷載試驗(yàn)是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)進(jìn)行直接測(cè)試的一種檢定手段。試驗(yàn)的目的、任務(wù)和內(nèi)容通常由實(shí)際的生產(chǎn)需要或科研需要所決定。一般橋梁荷載試驗(yàn)的目的有：1．檢驗(yàn)橋梁設(shè)計(jì)與施工的質(zhì)量對(duì)于一些新建的大、中型橋梁或者具有特殊設(shè)計(jì)的橋梁，在設(shè)計(jì)施工過程中必然會(huì)遇到許多新問題，為保證橋梁建設(shè)質(zhì)量，施工過程中往往要求做施工監(jiān)控。在竣工后一般還要求進(jìn)行荷載試驗(yàn)，以檢驗(yàn)橋梁整體受力性能和承載力是否達(dá)到設(shè)計(jì)文件和規(guī)范的要求，并把試驗(yàn)結(jié)果作為評(píng)定工程質(zhì)量優(yōu)劣的主要技術(shù)資料和依據(jù)。2．判斷橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載力舊橋由于構(gòu)件局部發(fā)生意外損傷，使用過程中產(chǎn)生明顯病害，設(shè)計(jì)荷載等級(jí)偏低等原因，有必要通過荷載試驗(yàn)判定構(gòu)件損傷程度及承載力、受力性能的下降幅度，確定其運(yùn)營荷載等級(jí)。同時(shí)，舊橋荷載試驗(yàn)也是改建、加固設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。3．驗(yàn)證橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法對(duì)于橋梁工程中的新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝，應(yīng)通過荷載試驗(yàn)驗(yàn)證橋梁的計(jì)算圖式是否正確，材料性能是否與理論相符，施工工藝是否達(dá)到預(yù)期目的。對(duì)相關(guān)理論問題的深入研究，往往也需要大量荷載試驗(yàn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。二靜載試驗(yàn)橋梁靜載試驗(yàn)主要是通過測(cè)量橋梁結(jié)構(gòu)在靜力荷載作用下各控制斷面的應(yīng)力及結(jié)構(gòu)變形，它是檢驗(yàn)橋梁性能及工作狀態(tài)（如結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度）最直接、最有效的辦法。在靜載試驗(yàn)前對(duì)橋梁空間構(gòu)模，試驗(yàn)前計(jì)算出各控制斷面的內(nèi)力影響線，根據(jù)影響線進(jìn)行靜力加載計(jì)算，計(jì)算結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)荷載作用下相應(yīng)測(cè)試斷面應(yīng)力和變形并進(jìn)行動(dòng)力計(jì)算。通過靜力計(jì)算結(jié)果與荷載試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。從而判定結(jié)構(gòu)承載能力是否滿足設(shè)計(jì)荷載安全運(yùn)營要求。2.1靜載試驗(yàn)基本原則靜載試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用三軸載重汽車（重300kN）加載，根據(jù)等效加載原理進(jìn)行布載,三軸載重汽車軸重、軸距及平面布置見圖，試驗(yàn)各工況下所需加載車輛的數(shù)量和輪位布置，將根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)活荷載產(chǎn)生的某工況下的最不利效應(yīng)值按下式所定原則等效換算而得：0.85≤η=Ss/S(1+μ)≤1.05式中，η——靜載試驗(yàn)效率Ss——靜載試驗(yàn)荷載作用下，某工況計(jì)算效應(yīng)值；S——設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)活荷載不計(jì)沖擊作用時(shí)產(chǎn)生的某試驗(yàn)工況的最不利計(jì)算效應(yīng)值；(1+μ)——設(shè)計(jì)計(jì)算取用的動(dòng)力系數(shù)；試驗(yàn)荷載采用內(nèi)力等效的原則計(jì)算確定，使試驗(yàn)荷載效率滿足上述規(guī)定，具體輪位布置按照各斷面在最不利荷載作用下的空間有限元靜力分析結(jié)果確定。2.2加載方式及試驗(yàn)規(guī)定5.2.1加載方式對(duì)試驗(yàn)荷載分級(jí)施加，以測(cè)試荷載效應(yīng)與荷載的變化關(guān)系以及防止橋梁結(jié)構(gòu)意外損傷。一般將荷載按加載汽車數(shù)量分級(jí)。荷載逐級(jí)遞加，達(dá)到最大荷載后一次卸載。加載試驗(yàn)每工況重復(fù)至少一次。試驗(yàn)前在橋面預(yù)先畫出輪位，加載時(shí)汽車應(yīng)準(zhǔn)確就位，卸載時(shí)車輛應(yīng)退出結(jié)構(gòu)試驗(yàn)影響區(qū)，車速不大于5公里/小時(shí)。每次加載或卸載的持續(xù)時(shí)間取決于結(jié)構(gòu)變位達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)所需的時(shí)間。試驗(yàn)時(shí)取數(shù)個(gè)關(guān)鍵測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)其測(cè)讀數(shù)，只有該級(jí)荷載階段內(nèi)結(jié)構(gòu)變位相對(duì)穩(wěn)定后才能進(jìn)入下一個(gè)荷載階段。全部測(cè)點(diǎn)在每次加載或卸載后立即讀數(shù)一次，并在結(jié)構(gòu)變位穩(wěn)定后進(jìn)入下一級(jí)荷載前再讀數(shù)一次。對(duì)本試驗(yàn)選跨中斷面撓度測(cè)點(diǎn)每5分鐘讀數(shù)一次，以觀測(cè)結(jié)構(gòu)變位是否達(dá)到穩(wěn)定。一旦結(jié)構(gòu)變位達(dá)到穩(wěn)定，測(cè)讀完各測(cè)點(diǎn)讀數(shù)后即可進(jìn)入下一級(jí)加載。2.2.2試驗(yàn)規(guī)定（1）靜力試驗(yàn)選擇在氣溫變化不大和結(jié)構(gòu)溫度趨于穩(wěn)定的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)過程中在量測(cè)試驗(yàn)荷載作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的同時(shí)相應(yīng)地測(cè)量結(jié)構(gòu)表面溫度。（2）靜力試驗(yàn)荷載持續(xù)時(shí)間，原則上取決于結(jié)構(gòu)變位達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定所需要的時(shí)間，只有結(jié)構(gòu)變位達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后，才能進(jìn)入下一荷載階段。（3）全部測(cè)點(diǎn)在正式加載試驗(yàn)前均應(yīng)進(jìn)行零級(jí)荷載讀數(shù)，以后每次加載或卸載后應(yīng)即讀數(shù)一次。試驗(yàn)時(shí)選在結(jié)構(gòu)變位較大的測(cè)點(diǎn)，每隔5分鐘觀測(cè)一次，以觀測(cè)結(jié)構(gòu)變位是否達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定。2.2.3靜載試驗(yàn)的終止若在加載試驗(yàn)過程中發(fā)生下列情況之一，立即終止加載試驗(yàn)：（1）控制測(cè)點(diǎn)應(yīng)力超過計(jì)算值并且達(dá)到或超過按規(guī)范安全條件反算的控制應(yīng)力時(shí)。（2）控制測(cè)點(diǎn)變位超過規(guī)范允許值時(shí)。（3）由于加載試驗(yàn)使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)非正常的受力損傷或局部發(fā)生損壞，影響橋梁承載能力和今后正常使用時(shí)。三動(dòng)載試驗(yàn)橋梁動(dòng)載試驗(yàn)是為了反映結(jié)構(gòu)的動(dòng)力剛度、橋梁結(jié)構(gòu)在營運(yùn)活載作用下結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)和橋梁舒適度。橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，如固有頻率、阻尼系數(shù)和振型等，只與結(jié)構(gòu)本身的固有性質(zhì)有關(guān)，是結(jié)構(gòu)振動(dòng)系統(tǒng)的基本特征；另一方面，橋梁結(jié)構(gòu)在實(shí)際動(dòng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)各部位的動(dòng)力響應(yīng)，如振幅、動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)位移、加速度以及反映結(jié)構(gòu)整體動(dòng)力作用的沖擊系數(shù)等，不僅反映了橋梁結(jié)構(gòu)在動(dòng)荷載作用下的受力狀態(tài)，也反映了動(dòng)力作用對(duì)駕駛員和乘客舒適性的影響。結(jié)構(gòu)在運(yùn)營期間一旦有較大的損傷（如梁體開裂、基礎(chǔ)狀態(tài)惡化等），結(jié)構(gòu)的動(dòng)力參數(shù)（如頻率、阻尼等）將會(huì)出現(xiàn)較大的變化。動(dòng)載試驗(yàn)主要用于綜合了解結(jié)構(gòu)自身的動(dòng)力特性以及結(jié)構(gòu)抵抗受迫振動(dòng)和突發(fā)荷載作用的能力，以判斷結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)和實(shí)際承載能力，同時(shí)也為使用階段結(jié)構(gòu)評(píng)估積累原始數(shù)據(jù)。根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)形式確定動(dòng)載測(cè)點(diǎn)布置位置，布置加速度傳感器、動(dòng)位移、動(dòng)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)。動(dòng)載試驗(yàn)分為脈動(dòng)試驗(yàn)和強(qiáng)迫振動(dòng)試驗(yàn)兩部分，以分別獲取橋梁的自振特性和行車響應(yīng)特性，其中強(qiáng)迫振動(dòng)試驗(yàn)分為跑車試驗(yàn)、跳車試驗(yàn)和剎車試驗(yàn)。3.1脈動(dòng)試驗(yàn)脈動(dòng)試驗(yàn)原理是通過在橋上布置高靈敏度的傳感器，長時(shí)間記錄結(jié)構(gòu)在環(huán)境激勵(lì):如風(fēng)、水流、機(jī)動(dòng)車、人的活動(dòng)等引起的振動(dòng)，然后進(jìn)行譜分析，求出結(jié)構(gòu)自振特性的一種方法。它假設(shè)環(huán)境激勵(lì)為平穩(wěn)的各態(tài)歷經(jīng)過程，在中低頻段，環(huán)境振動(dòng)的激勵(lì)譜比較均勻，在環(huán)境激勵(lì)的頻率與橋梁的自振頻率一致或接近時(shí)，橋梁容易吸收環(huán)境激勵(lì)的能量，使振幅增大；而在環(huán)境激勵(lì)的頻率與橋梁自振頻率相差較大時(shí)，由于相位差較大，有相當(dāng)一部分能量相互抵消，振幅較小。對(duì)環(huán)境激勵(lì)下橋梁的響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行多次功率譜的平均分析，可得到橋梁的各階自振頻率，再利用各個(gè)測(cè)點(diǎn)的振幅和相位關(guān)系，可求得各階頻率相應(yīng)的振型，利用幅頻圖上各峰值處的半功率帶寬確定模態(tài)阻尼比，用的測(cè)試儀器，依據(jù)輸出信息分析，采用子空間法，獲得橋的模態(tài)性能。橋梁動(dòng)載測(cè)點(diǎn)如圖：表示豎向傳感器表示橫橋向傳感器橋梁動(dòng)載測(cè)點(diǎn)3.2強(qiáng)迫振動(dòng)試驗(yàn)強(qiáng)迫振動(dòng)試驗(yàn)是利用試驗(yàn)車輛對(duì)橋梁施以動(dòng)力荷載，測(cè)量橋梁動(dòng)力響應(yīng)，即橋梁的應(yīng)頻率、振幅、動(dòng)應(yīng)變、動(dòng)撓度及沖擊系數(shù)等，并對(duì)測(cè)得的橋梁動(dòng)力響應(yīng)值進(jìn)行分析，獲得橋梁的動(dòng)力響應(yīng)特性。強(qiáng)迫振動(dòng)試驗(yàn)分為跑車試驗(yàn)、剎車試驗(yàn)和跳車試驗(yàn)三種工況。（1）跑車試驗(yàn)采用兩輛試驗(yàn)載重汽車同側(cè)并排以10km/h、20km/h、30km/h、40km/h、50km/h的速度在橋面上行使，測(cè)量橋梁結(jié)構(gòu)在行車狀態(tài)下的振幅、動(dòng)應(yīng)變、動(dòng)撓度及沖擊系數(shù)，每種車速至少重復(fù)一次。（2）剎車試驗(yàn)利用一輛試驗(yàn)載重汽車以20km/h速度分別勻速行駛至主跨跨中、1/4跨處剎車，測(cè)量梁體各測(cè)點(diǎn)振幅和梁體在順橋向沖擊荷載下的強(qiáng)迫振動(dòng)頻率，重復(fù)一次。（3）跳車試驗(yàn)利用一輛試驗(yàn)載重汽車以20km/h速度分別行使至主跨跨中、1/4跨處越過高10cm的三角形木后停車，測(cè)量梁體各測(cè)點(diǎn)振幅和梁體在豎橋向沖擊荷載下的強(qiáng)迫振動(dòng)頻率，重復(fù)一次。強(qiáng)迫振動(dòng)試驗(yàn)測(cè)試工況及內(nèi)容見表四健康狀態(tài)評(píng)估(1)通過對(duì)以上橋梁歷史資料的收集、分析和橋梁各關(guān)鍵部位的檢查，橋梁砼強(qiáng)度、主梁線型、斜拉索索力的專項(xiàng)檢測(cè)，對(duì)橋梁各構(gòu)件當(dāng)前表觀狀況作出一個(gè)全面評(píng)估。(2)通過對(duì)橋梁各控制斷面的靜力加載試驗(yàn)，測(cè)試相應(yīng)部位的應(yīng)力、撓度值，對(duì)橋梁實(shí)際受力狀況和結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布得到科學(xué)和可靠的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。(3)將